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Fe_30_4/Ag_3P0_4复合光催化剂处理孔雀石绿的性能研究

夏阁遥  
【摘要】:光催化技术能够利用光能完成对污染物的去除过程,并且对有机物的催化氧化效率高、反应速率快,已成为学者们研究的热点。可见光下具有极强光催化活性的材料Ag3PO4,它能吸收波长小于520 nm的太阳光,在可见光下的量子产率高达90%。因此,将这种可见光响应的催化剂实用化,对污染物的消除和环境净化有重要意义。目前,关于光催化材料的研究多集中在提高光催化活性和增强回收再利用能力两个方面,而磁性Fe3O4纳米颗粒的利用为同时实现这两个目的提供了可能。本研究通过Fe3O4与Ag3PO4的结合构成复合光催化剂Fe3O4/Ag3PO4,这种复合物具有高效光催化活性,同时还具有良好磁性,在外加磁场下易于从反应体系中分离,便于后续的循环反应。本研究以制备的复合催化剂Fe3O4/Ag3PO4为光催化剂,以氙灯光源模拟可见光,探究了对三苯甲烷类染料孔雀石绿的光催化降解性能,并研究了污染物初始浓度、催化剂投加量、溶液共存阴、阳离子等反应条件对光降解孔雀石绿效率的影响。将反应结束后的磁性复合催化剂在外加磁场中分离回收并用于下一次光催化实验,考察复合材料的循环利用性能。最后对光催化反应过程中,孔雀石绿的降解途径作了探究。结果表明,在模拟可见光下,复合材料Fe3O4/Ag3PO4对染料孔雀石绿有很高的催化降解活性。当孔雀石绿溶液初始浓度为5 mg/L、复合催化剂的投加量为200 mg/L时,光照反应进行60 min后,孔雀石绿的去除率可以达到86.83%。在一次反应结束后,外加磁场时,复合催化剂颗粒易于从反应体系中分离,在用于后续两次的光催化实验中,催化剂对孔雀石绿的光降解性能仍能保持在较高水平。孔雀石绿的光催化降解是一系列十分复杂的过程,在降解过程中,孔雀石绿分子先生成一系列无色的中间产物,最后逐步矿化成CO2和H2O,孔雀石绿降解主要认为是发生了以下两个过程:在?OH作用下的脱甲基反应和共轭结构的破坏。以Fe3O4/Ag3PO4复合光催化剂光降解治理孔雀石绿废水经济、高效,能在有效降解孔雀石绿的同时,保持良好的回收特性并且可以用于连续的光催化反应,具有一定的实际应用潜力。


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